PT1777338E

PT1777338E - Método para a depuração de gases de combustão

Info

Publication number: PT1777338E
Application number: PT06122221T
Authority: PT
Inventors: Risto Haemaelaeinen; Keijo Salmenoja; Ismo Reilama
Original assignee: Metso Power Oy
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2010-09-28
Also published as: US7591988B2; BRPI0604305B1; ES2348882T3; US20070092422A1; CA2564444A1; EP1777338A1; FI20051050A0; ATE474082T1; FI20051050A; DE602006015410D1; BRPI0604305A; EP1777338B1; FI121312B

Description

DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA A DEPURAÇÃO DE GASES DE COMBUSTÃO" A invenção refere-se a um método para processar gases de combustão, método esse em que os gases de combustão de uma instalação de incineração de gases não condensáveis de uma fábrica de produção de pasta pelo processo kraft são depurados através de um composto de cálcio.

Na circulação de enxofre de uma fábrica de produção de pasta pelo processo kraft (fábrica de produção de pasta pelo processo ao sulfato), são produzidos gases não condensáveis, que contêm quantidades consideráveis de compostos de enxofre, tais como sulfureto de hidrogénio, metilmercaptano, sulfureto de dimetilo e dissulfureto de dimetilo. Para eliminar problemas de odores, os designados gases mal-cheirosos são incinerados, por exemplo, numa instalação de incineração separada para os gases não condensáveis, em que são produzidos dióxido de carbono, água e dióxido de enxofre. Para minimizar as emissões de enxofre provocadas pelos gases de combustão de uma instalação de incineração, o dióxido de enxofre é normalmente ligado com uma solução de hidróxido de enxofre num depurador cáustico, a jusante de uma caldeira de aquecimento de resíduos. Através da exploração dos produtos químicos resultantes (Na2SC>3 e NaHSCh), em diferentes secções da fábrica de produção de pasta pelo processo kraft, é possível controlar o equilíbrio Na/S do processo. Através desta técnica é possível utilizar uma parte dos produtos químicos. 1

Muito correntemente, contudo, a razão Na/S é ainda ajustada dissolvendo as cinzas volantes da caldeira de recuperação da soda em água e por descarga desta como esgoto do processo. A necessidade de dissolução pode ser de várias dezenas de toneladas de Na2S04 por dia. Além disso, a lavagem, extracção e dissolução/cristalização das cinzas volantes tornaram-se mais comuns à medida que a necessidade de remoção de substâncias perigosas aumenta. Nos processos atrás mencionados uma quantidade considerável de sódio é sempre lavada para o sistema de água e deve ser substituída através de fornecimento, por exemplo, de produto cáustico na recirculação química. 0 custo da reposição de produto cáustico na fábrica pode chegar a ser de 1 milhão de euros por ano. Têm sido feitas tentativas para substituir o hidróxido de sódio na depuração dos gases, por causa dos custos acarretados pelos produtos químicos. Por esta razão, a patente Finlandesa 104504 apresenta a utilização de um composto de cálcio alcalino para a depuração de gases de combustão contendo dióxido de enxofre produzidos durante a incineração de gases não condensáveis, numa fábrica de produção de pasta pelo processo kraft. Na referida patente, o composto de cálcio é correntemente calcário ou outro composto de cálcio alternativo, tal como compostos de cálcio alcalinos de cinzas, particularmente cinzas volantes, de uma caldeira alimentada a casca na mesma fábrica de produção de pasta pelo processo kraft. A patente descreve como é que o composto de cálcio (sulfato e sulfito de cálcio) produzido numa reacção com dióxido de enxofre é, finalmente, conduzido para o sistema de esgoto da fábrica de produção de pasta pelo processo kraft. 2

Além disso, a patente Finlandesa 93869 descreve um designado processo alcalino duplo em que uma solução contendo bissulfito de sódio a partir de um depurador caústico de gases de combustão, emitidos pela incineração de gases não condensáveis, é tratada com óxido de cálcio residual obtido a partir da recuperação da cal. Este é, em principio, um depurador cáustico em que o bissulfito de sódio é regenerado com óxido de cálcio, para formar hidróxido de sódio que pode ser utilizado no depurador cáustico. Ao mesmo tempo, são produzidos sulfito e sulfato que podem ser armazenados como resíduo. 0 método contém vários passos e é difícil de implementar. A Figura 3 da patente Finlandesa 103532 mostra um método em que óxido de cálcio, obtido a partir do forno de cal de uma fábrica de produção de pasta pelo processo kraft, é misturado em água e o hidróxido de cálcio, assim obtido, é conduzido para um depurador de gases, para depurar os gases de combustão a partir de uma caldeira de produção de energia da fábrica de produção de pasta de papel, os gases de combustão contendo compostos de enxofre porque os gases não condensáveis da fábrica de produção de pasta de papel são, também, incinerados na caldeira de produção de energia Este método é baseado na utilização de óxido de cálcio e na sua conversão em hidróxido de cálcio.

Os documentos WO-A-9855685 e US-A-6136144 representam a técnica anterior em que os gases não condensáveis oxidados são depurados com licor branco do processo de produção de pasta pelo processo kraft.

Até agora, não houve um método para o processamento dos gases de combustão produzidos pela incineração dos gases não condensáveis na fábrica de produção de pasta pelo processo 3 kraft, numa fábrica simples, em que o equilíbrio Na/S e as substâncias perigosas do processo podem ser simultaneamente controlados. É um objectivo da invenção ultrapassar as desvantagens atrás mencionadas e apresentar um novo método de processamento dos gases de combustão que pode ser implementado de maneira simples, com baixos custos de investimento e utilizando substâncias disponíveis na fábrica de produção de pasta pelo processo kraft. Para se alcançar este objectivo, o método de acordo com a invenção é principalmente caracterizado pelo facto do composto de cálcio ser lama de cal que é obtida a partir da circulação do cálcio entre a caustificação e a calcinação no ciclo de recirculação de produtos químicos da fábrica de produção de pasta pelo processo kraft e que é utilizada como substância que reage com o dióxido de enxofre no depurador do gás. É possível reduzir a reposição cáustica requerida para o controlo do equilíbrio Na/S e, assim, obter poupanças significativas nos custos dos produtos químicos. A descarga ambientalmente prejudicial das cinzas volantes em sistemas de água pode ser significativamente reduzida ou mesmo completamente parada. Por outro lado, o cálcio utilizado para a depuração, a lama de cal, não tem custo e tem que ser descarregada da recirculação de produtos químicos em qualquer caso, para remover as substâncias perigosas. De modo semelhante, esta pode ser utilizada como tal num depurador húmido de gases.

Outras substâncias que são prejudiciais para a recirculação de produtos químicos no processo de produção de pasta pelo processo ao sulfato (pasta kraft), tais como potássio e cloreto, são descarregados em conjunto com a lama de cal. Estes estão normalmente contidos na lama de cal (carbonato de cálcio) obtida 4 a partir da fábrica de caustificação. Se for desejável minimizar o teor de sódio e, correspondentemente, a produção de sulfato de sódio na depuração do gás, a lama de cal é obtida após um ou mais estágios de lavagem, por exemplo, após um filtro de lama de cal. 0 composto de cálcio produzido a partir da lama de cal numa reacção com o dióxido de enxofre (sulfito de cálcio e sulfato de cálcio) é descarregado a partir do ciclo de recirculação de produtos químicos. É, de um modo preferido, utilizado como um pré-revestimento no filtro das lamas de licor verde, em que, previamente, era correntemente utilizada lama de cal da fábrica de caustificação.

Neste contexto, a circulação do cálcio refere-se aos fluxos de material de compostos de cálcio entre a caustificação e calcinação (recuperação da cal) . 0 composto de cal é retirado desta circulação na forma de carbonato de cálcio (lama de cal precipitada na caustificação do licor verde). Óxido de cálcio (óxido de cálcio ou cal viva produzida pela calcinação, i. e. regeneração da cal) e hidróxido de cálcio (cal apagada produzida a partir de óxido de cálcio numa reacção com água) estão também presentes na circulação do cálcio. A seguir, a invenção será descrita com mais detalhe com referência aos desenhos em anexo, em que a Fig. 1 mostra o processo de produção de pasta pelo processo kraft, em princípio, e a Fig. 2 mostra o método de acordo com a invenção, num esquema. 5 A Figura 1 ilustra o ciclo de recirculação de produtos químicos de um processo de produção de pasta pelo processo ao sulfato, em princípios gerais. Numa fábrica de produção de pasta pelo processo kraft, o material lenhoso é cozido com um licor fortemente alcalino (licor branco). Os produtos químicos primários activos do licor de cozedura são NaOH e Na2S. Como resultado da cozedura, a lenhina é dissolvida no licor e as fibras são libertadas. Após a cozedura, as fibras são separadas do licor que, após a cozedura, contém lenhina e é chamado de licor negro. Após isto, é evaporada água do licor negro num evaporador para o concentrar para queima. A queima ocorre numa caldeira designada para este fim, uma caldeira de recuperação, que produz energia, uma vez que os componentes orgânicos do licor negro queimam, e produtos químicos a serem recirculados no processo. Estes produtos químicos estão sob a forma de sal fundido, cujos componentes principais são o Na2S e Na2CC>3. Cinzas volantes que contêm sulfato de sódio também são descarregadas com os gases de combustão, a partir da caldeira de recuperação. 0 sal fundido obtido a partir da caldeira de recuperação é dissolvido em água, originando licor verde. 0 licor verde contém, também, compostos insolúveis, razão pela qual é clarificado e os sedimentos obtidos da clarificação, são lavados. Após a clarificação o licor verde é caustifiçado numa instalação de caustificação por adição de óxido de cálcio, i. e. cal viva, que forma hidróxido de cálcio com água, após o que hidróxido de sódio é formado a partir de carbonato de sódio do licor verde e carbonato de cálcio (lama de cal) é precipitado. Após o carbonato de cálcio ter sido separado, é obtido licor branco, que pode ser reutilizado na cozedura kraft. As reacções 6 são conhecidas e nao serão aqui descritas com mais detalhe neste contexto. A lama de cal separada é lavada e regenerada através da calcinação num designado forno de cal que produz dióxido de carbono, descarregado como gás e óxido de cálcio sólido, i. e., cal viva, que pode ser reutilizada na caustif icação do licor verde da maneira descrita atrás. A descrição anterior é simplificada e não lista todos os produtos químicos presentes nas várias soluções nos diferentes passos; nem descreve todos os passos do processo, tal como os passos de lavagem. A Figura 2 ilustra o processamento dos gases de escape numa fábrica de produção de pasta pelo processo kraft de acordo com a invenção.

Numa fábrica de produção de pasta pelo processo kraft, quantidades significativas de compostos sulfurosos gasosos, tais como sulfureto de hidrogénio, metilmercaptano, sulfureto de dimetilo e dissulfureto de dimetilo, são produzidos em diferentes passos e incinerados numa instalação de incineração para gases não condensáveis na fábrica. Os referidos gases não condensáveis, originados principalmente a partir do digestor e do evaporador da fábrica de produção de pasta. A instalação de incineração dos gases não condensáveis refere-se a uma instalação projectada somente para a incineração de gases não condensáveis. Os gases de combustão produzidos na incineração contêm dióxido de enxofre que é ligado num depurador de gases. 0 depurador 1 de gases mostrado na figura é um designado depurador húmido em que a lama de cal produzida no processo de produção de 7 pasta ao sulfato (pasta kraft) da mesma fábrica é utilizada como produto químico para se ligar ao dióxido de enxofre. A lama de cal é obtida a partir da circulação de cálcio descrita atrás, entre a caustificação e a calcinação, a montante do forno de cal. Na figura, a lama de cal, i. e. o carbonato de cálcio, CaCC>3, precipitado na caustif icação do licor verde, é fornecida ao depurador de gases. A Figura 1 ilustra, com uma linha a tracejado, a introdução da lama de cal no depurador de gases a partir da circulação de cálcio entre a caustificação e o forno de cal.

Para minimizar a quantidade de sódio no depurador, a lama de cal é separada, de um modo preferido, após um ou mais passos de lavagem, porque o sódio é dissolvido na água de lavagem. Por exemplo, é possível fornecer o depurador de gases com uma parte da corrente de material que flui para o filtro de lama de cal após o último passo de lavagem ou com uma parte separada da lama de cal que é obtida a partir do filtro de lama de cal e dirigida para o forno de cal. 0 composto de cálcio é transportado através de uma conduta 4 para a parte de baixo do depurador, equipado com um agitador. Os gases de combustão contendo dióxido de enxofre entram no depurador através da conduta 2, a partir da instalação de incineração para gases não condensáveis. Os gases de combustão depurados saiem pelo topo do depurador. 0 depurador 1 é proporcionado com uma circulação 3 de água de lavagem em que um líquido de lavagem é introduzido a partir da parte inferior do depurador para a parte superior do depurador, a partir da qual é pulverizado em contra-corrente com os gases de combustão a serem depurados, de volta para a parte inferior do depurador. A água de processo é introduzida através de uma conduta 6 para o depurador. A pasta (pasta de gesso) formada no depurador e contendo sulfito de cálcio e sulfato de cálcio é descarregada a partir da parte inferior do depurador através da conduta 5. 0 enxofre é descarregado em conjunto com a mistura da recirculação de produtos guimicos do processo de produção de pasta ao sulfato. Dado gue o cálcio é tomado a partir da recirculação de produtos químicos do processo de produção de pasta ao sulfato, num ponto em que substâncias perigosas (principalmente potássio e cloreto) são, também, descarregadas do processo em conjunto com cálcio, também estas substâncias podem ser removidas com a mistura.

Ao separar uma parte da lama de cal para a depuração dos gases antes do forno de cal, é simultaneamente possível reduzir a quantidade de substâncias perigosas que entram no forno de cal. A parte separada é substituída com cálcio fresco que é introduzido num ponto adequado na circulação do cálcio, de acordo com a Fig. 1, na forma de CaO para o passo de caustificação. 0 depurador atrás mencionado é apenas um exemplo de um depurador para os gases de combustão que contêm dióxido de enxofre, utilizável de acordo com a invenção, numa fábrica de produção de pasta pelo processo kraft e a invenção não está restringida por esta estrutura. É essencial que seja um depurador húmido que utiliza lama de cal originada a partir do processo de produção de pasta ao sulfato da fábrica, em que, o referido composto de cálcio, é utilizado como agente para ligar os dióxidos de enxofre originados no mesmo processo nos gases de combustão. 9 0 sulfato e o sulfito de cálcio do depurador 1 podem ser descarregados como resíduo. De acordo com uma forma de realização vantajosa, a pasta de gesso, deste modo contendo o enxofre ligado por depuração, é conduzida da maneira mostrada na Fig. 2 para a instalação de caustificação, para um filtro 7 para os sedimentos obtidos na clarificação do licor verde (um filtro dos sedimentos do licor verde) , em que é utilizado como um pré-revestimento. Na técnica anterior, a lama de cal da instalação de caustificação era utilizada como um pré-revestimento para o filtro. Na invenção, a lama de cal é substituída por pasta de gesso e, por sua vez, a lama de cal é utilizada para ligar o dióxido de enxofre dos gases de combustão. A dimensão das partículas do gesso obtido a partir da depuração do gás é superior à das da lama de cal, razão pela qual é muito adequada para este fim. As águas de filtrado, que também contêm substâncias perigosas arrastadas pela cal fornecida ao depurador, podem ser descarregadas no sistema de processamento de esgotos da fábrica quando é formado o pré-revestimento, em que as substâncias perigosas são removidas do ciclo de recirculação de produtos químicos. A pasta de gesso pode ser também filtrada separadamente e descarregada como resíduo de gesso normal. As águas de filtrado que contêm substâncias perigosas podem ser tratadas como esgoto da maneira atrás descrita. 0 esquema do processo de lavagem mostrado na Fig. 2 pretende ilustrar a implementação da invenção na prática e não deve ser interpretado como limitando a invenção. A quantidade de dióxido de enxofre a ser removido pode ser ajustada, por exemplo, para ser tal em relação à recirculação de produtos químicos da fábrica que a dissolução das cinzas volantes da 10 caldeira de recuperação da soda para o sistema de água possa ser completamente eliminada. Não haverá perdas de cinzas volantes e cinzas nao serão necessários equipamentos de extracçao das volantes.

Lisboa, 21 de Setembro de 2010 11

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método para processar gases de combustão, método esse em que gases de combustão de uma instalação de incineração de gases não condensáveis, de uma fábrica de produção de pasta pelo processo kraft, são depurados através de um composto de cálcio, caracterizado por o composto de cálcio ser obtido a partir de cal da circulação de cálcio da fábrica de produção de pasta pelo processo kraft, sendo a referida cal, designada por lama de cal, obtida após caustificação e antes de um forno de cal, e ser utilizada como substância que reage com o dióxido de enxofre na depuração do gás.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as substâncias perigosas, tais como potássio e cloreto, do processo de produção de pasta pelo processo kraft da fábrica, serem também removidas pelo processo em conjunto com a lama de cal.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a lama de cal ser separada para a depuração dos gases após um ou mais passos de lavagem, por exemplo, após um filtro de lama de cal.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o gesso obtido a partir da depuração dos gases ser conduzido para um filtro de sedimentos do licor verde para formar um pré-revestimento.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o pré-revestimento ser formado a partir do gesso, as águas de 1 filtrado a partir do filtro de sedimentos do licor verde e descarregado a partir do ciclo de recirculação de produtos químicos para o sistema de processamento de esgotos da fábrica de pasta de papel. Lisboa, 21 de Setembro de 2010 2